专利名称：电力机车供电系统漏电流检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电系统检测装置，具体来说是一种电力机车供电系统漏电流检测装置。
技术背景现有电力机车高压供电系统安装在车外，长期经受风、沙、雨、雪等恶劣气候的侵害，很容易导致高压供电系统绝缘性能下降，更严重情况会导致高压供电系统短路，如不能及时发现这种故障并给予处理，则会使机车故障扩大甚至使整个供电接触网瘫痪，严重影响行车安全和铁路运输的正常秩序，给国家造成很大的经济损失。
现有的检测电力机车高压供电系统漏电流的，一般采用以下两种设备1、通过耐压仪对系统施加高于系统正常电压2-3倍的电压进行检测，并且用该方法存在如下缺点A.这种试验方式对系统有一定的破坏性；B.只能在新造或大修后的机车上试验；C.只能进行定性判断。
2、车载绝缘检测，存在如下缺点A.只能定性判断高压供电系统接地；
B.试验所需工作人员多；C.对电压互感器有一定的破坏性。
实用新型内容本实用新型克服了上述缺点，提供一种检测精确、结果直观的电力机车供电系统漏电流检测装置。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种电力机车供电系统漏电流检测装置，包括一个逆变电路，还包括一个用于检测电力机车漏电流的漏电流检测电路、一个对漏电流情况进行预警提示的预警电路和一个给各部分电路提供稳定工作电源的电源电路，DC110V电源与所述逆变电路相连，并同时连接到所述电源电路，逆变电路的输出与所述高压互感器、漏电流检测电路同时相连，所述漏电流检测电路还同时连接所述预警电路，所述电源电路分别连接漏电流检测电路、预警电路。
所述装置中还可包括一个用于检测电力机车当前受电弓状态的受电弓检测电路，连接在所述逆变电路的输出端和漏电流检测电路之间，并同时与所述电源电路相连。
所述报警电路可包括一个用于显示工作状态和漏电流状况的显示电路、一个用于通过语音提示漏电流状况的语音提示电路。
所述漏电流检测电路可通过一个电流互感器套接在与所述逆变电路的输出端。
所述装置还可包括一个用于切断供电线路的供电控制电路，所述供电控制电路与所述漏电流检测电路直接相连。
所述漏电流检测电路可包括一个用于对整个装置进行总体控制的主控芯片、两个集成运放及其外围电路。
所述电源电路可包括一个DC转换模块、一个稳压块及其外围电路。
所述受电弓检测电路可包括一个整流桥、一个稳压管、一个光电耦合器及其外围电路。
所述语音提示电路可由语音录放芯片、音频功放芯片和扬声器及外围电路构成。
所述漏电流检测电路中，所述电流互感器的输出可以经过一个电阻、一个二极管后与第一级运放的同相输入端相连，同时一个电容、一个电解电容、另一个电阻、第二个二极管相并联后一端接地，另一端也与所述第一级运放的同相输入端相连，其中电解电容的负极、第二个二极管的正极端为接地端，所述第一级集成运放的反相输入端与由第二级集成运放构成的电压跟随器的输出端相连接，第一级集成运放的输出端经过第三个电阻与主控芯片相连，同时经过一个可变电阻与所述第二级集成运放的反相输入端相连。
本实用新型通过在逆变电路和高电压互感器之间连接有一个用于检测电力机车运行过程中存在漏电流的漏电流检测电路，并通过连接在所述漏电流检测电路上的预警电路提示漏电流情况，能够实现在不影响电力机车正常运行的情况下，及时、有效、定量地对电力机车供电系统的漏电流情况进行检测和故障提示，操作方便，检测结果准确，同时，在所述逆变电路的输出端和漏电流检测电路之间，设置有一个受电弓检测电路，能够及时检测到当前受电弓状态，更准确地判断电力机车供电系统中的漏电流情况。
图1为本实用新型的电路原理框图图2为本实用新型的电路原理图第一部分图3为本实用新型的电路原理图第二部分具体实施方式
下面以电力机车25kV系统为例，详细阐述本实用新型的技术内容。如图1所示，本实用新型由逆变电路、高压互感器、电源电路、漏电流检测电路、受电弓检测电路、语音提示电路和显示电路构成。其中，DC110V电源与所述逆变电路相连，并同时连接到所述电源电路，逆变电路的输出与所述高压互感器、连受电弓检测电路相连，并同时通过互感器L3与漏电流检测电路相连，所述漏电流检测电路还同时连接所述语音提示电路和显示电路，所述电源电路分别连接漏电流检测电路、受电弓检测电路、语音提示电路和显示电路，并给上述各部分电路中的元件提供稳定的+5V工作电源。
如图2、3所示，所述逆变电路包括一个斩波控制器U10、一个逆变控制器U11、电容C24～C29、场效应管Q3～Q7、一个电感L1和一个二极管D12。DC110V电源依次经过由电容C24、C25、C26、L1构成的滤波电路，由斩波控制器U10、场效应管Q3构成的斩波电路，C27、C28、C29构成的再次滤波，逆变控制器U11和场效应管Q4～Q7构成的逆变控制电路，之后与变压器T1和所述高压互感器T2相连。此部分电路将机车DC110V电源逆变成50HZ、100V纯正弦波AC电源，再接至所述高压互感器T2次边，在原边产生25kV高压电源模拟机车工作状态。所述漏电流检测电路的电路互感器L3套接在所述变压器T1和高压互感器T2之间。
电源电路包括一个DC转换模块U3、一个稳压块U4及其外围电路，所述DC110V电源经过并联连接的电阻R5、C15、C16的滤波后与所述DC转换模块U3的输入端相连，输出端得到了稳定的DC12V，再经过电阻R2、电容C3、C17的滤波后连接到稳压块U4的输入端，输出端再经电容C7、C18的滤波后得到一个稳定的DC5V，并供给所述各部分电路中的元件作为工作电源。
所述漏电流检测电路主要包括两个集成运放U1A、U5A、主控芯片U2及其外围电路，所述电流互感器L3的输出经过电阻R1、二极管D1后与运放U1A的同相输入端相连，同时电容C1、电解电容C9、电阻R3、二极管D5相并联后一端接地，另一端也与所述运放U1A的同相输入端相连其中电解电容C9的负极、二极管D5的正极端为接地端，所述集成运放U1A的反相输入端与由集成运放U5A构成的电压跟随器的输出端相连接，集成运放U1A的输出端经过电阻R4与主控芯片U2的RAN1端相连，同时经过可变电阻R10与所述集成运放U5A的反相输入端相连。所述主控芯片U2的RA3端经过一个电阻R51与一个三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的发射极接地，集电极经过继电器K1的线圈后与+12V电源端相连，所述继电器K1的两个常开触点分别与所述斩波控制器U10、逆变控制器U11的控制端相连，线圈的两端同时并联有一个续流二极管D51；所述主控芯片U2的RA4、RA5、RA6端分别通过同样的电路结构分别控制继电器K2、K8、K9，所述继电器K2、K4的常开触点串联在变压器T1和高压互感器T2之间，所述继电器K3的常开触点与两个自检电阻R41、R42后并联在变压器T1和高压互感器T2之间。
所述受电弓检测电路包括一个由四个二极管构成的整流桥BRIDGE1、一个稳压管D10、一个光电耦合器U6，所述逆变电路中的变压器T1的输出同时连接到所述整流桥BRIDGE1的输入端，输出端经过电容C22、电阻R6的滤波后，依次与电阻R16、电容C8并联，再经过稳压管D10后连接到光电耦合器U6的输入端，输出端集电极连接到+5V电源端，发射极连接到主控芯片U2的RA2端。
所述显示电路主要由显示驱动芯片U9、四个LED数码管D11、和八个缓冲电阻R23～R30构成，所述显示驱动芯片U9的三个控制端RB0、RB1、RB2分别与所述主控芯片U2的对应端相连，八个输出驱动端分别经过所述八个电阻R23～R30后与所述数码管D11的控制端相连。
所述语音提示电路由语音录放芯片U7、音频功放芯片U8和扬声器LS1及外围电路构成。所述语音录放芯片U7的八个数据端分别与所述主控芯片的八个模数转换输出端ADD1～ADD8相连，控制端RB7与所述主控芯片的对应端相连，串行输出端SP+与所述音频功放芯片U8的对应输入端相连，所述音频功放芯片U8的输出端连接并驱动扬声器LS1。
本实施例的工作过程如下当所述装置进入检测开启进入检测状态时，电源DC110V进入本装置，一路进入逆变电路，经过其中的斩波电路的斩波升压后，再经D12、C27、C28、C29的滤波，形成稳定的DC150V送入由Q1、Q2、Q3、Q4构成的全桥逆变电路，经变压器T1形成AC100V，另一路进入电源电路，经过DC转换模块U3，将DC110V变成稳定的DC12V，然后经稳压块U4变成DC5V，供给主控芯片及其他各电路中的芯片提供稳定的工作电源，主控芯片U2开始工作，并通过所述主控芯片U2驱动Q9导通，使继电器K4吸合，回路接通。当所述受电弓检测电路检测到，如受电弓在升弓状态时，高压电压互感器T2原边有25kV高压电，则次边会产生AC100V交流电，经整流桥BRIDGE1整流，再经C22、R6、R16、C8滤波，以及稳压管D10稳压后，使光电耦合器U6导通，则输出RA2端成高电平，主控芯片U2检测到RA2高电平，驱动显示电路，使LED数码管显示“Err”，同时驱动语音提示电路检测状态，并禁止升弓；如受电弓在降弓状态时，则受电弓检测电路的输出端RA2为低电平，主控芯片U2控制继电器K3释放，装置准备进行自检，主控芯片U2通过驱动三极管Q1控制继电器K1闭合，即向斩波控制器U10、逆变控制器U11发送指令，使逆变电路开始工作，同时通过分别驱动三极管Q2、Q8并分别控制继电器K2、K3接通检测电阻R41、R42，主控芯片U2通过这部分回路检测电源和自身工作状态，如自检正常，则语音提示电路提示“自检正常”，这时主控芯片U2控制继电器K3释放，断开自检回路，并使继电器K4吸合，通过驱动逆变控制器U11，经变压器T1、电感L2产生AC100V、50Hz纯正弦波，再经高压电压互感器T2产生25kV高压电，电流互感器L3感应到电流信号，经漏电流检测电路的滤波和放大后送入主控芯片U2，主控芯片U2将由漏电流检测电路放大后的信号进行A/D转换，然后通过运算处理，驱动显示电路显示漏电流值，同时驱动语音提示电路提示漏电流值。当漏电流大于10mA时，主控芯片U2释放继电器K2、K4切断负载，同时驱动显示电路显示25kV漏电流为“9999”；如高压供电系统漏电流大于1mA时，驱动显示电路显示出25kV漏电流值，语音提示电路提示出漏电流超出规定的值，以及“禁止升弓，请检修”；如高压供电系统漏电流小于1mA，驱动显示电路显示出25kV漏电流值，语音提示“绝缘良好，可以升弓”。
权利要求1.一种电力机车供电系统漏电流检测装置，包括一个逆变电路、一个高压互感器，其特征在于还包括一个用于检测电力机车漏电流的漏电流检测电路、一个对漏电流情况进行预警提示的预警电路和一个给各部分电路提供稳定工作电源的电源电路，DC110V电源与所述逆变电路相连，并同时连接到所述电源电路，逆变电路的输出与所述高压互感器、漏电流检测电路同时相连，所述漏电流检测电路还同时连接所述预警电路，所述电源电路分别连接漏电流检测电路、预警电路。
2.根据权利要求1所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述装置中还包括一个用于检测电力机车当前受电弓状态的受电弓检测电路，连接在所述逆变电路的输出端和漏电流检测电路之间，并同时与所述电源电路相连。
3.根据权利要求1或2所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述报警电路包括一个用于显示工作状态和漏电流状况的显示电路、一个用于通过语音提示漏电流状况的语音提示电路。
4.根据权利要求1或2所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述漏电流检测电路通过一个电流互感器套接在与所述逆变电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述漏电流检测电路包括一个用于对整个装置进行总体控制的主控芯片、两个集成运放及其外围电路。
6.根据权利要求1或2所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述电源电路包括一个DC转换模块、一个稳压块及其外围电路。
7.根据权利要求2所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述受电弓检测电路包括一个整流桥、一个稳压管、一个光电耦合器及其外围电路。
8.根据权利要求3所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述语音提示电路由语音录放芯片、音频功放芯片和扬声器及外围电路构成。
9.根据权利要求5所述的电力机车供电系统漏电流检测装置，其特征在于所述漏电流检测电路中，所述电流互感器的输出经过一个电阻、一个二极管后与第一级运放的同相输入端相连，同时一个电容、一个电解电容、另一个电阻、第二个二极管相并联后一端接地，另一端也与所述第一级运放的同相输入端相连，其中电解电容的负极、第二个二极管的正极端为接地端，所述第一级集成运放的反相输入端与由第二级集成运放构成的电压跟随器的输出端相连接，第一级集成运放的输出端经过第三个电阻与主控芯片相连，同时经过一个可变电阻与所述第二级集成运放的反相输入端相连。
专利摘要本实用新型涉及一种供电系统检测装置，具体来说是一种电力机车供电系统漏电流检测装置。本实用新型通过在逆变电路和高电压互感器之间连接有一个用于检测电力机车运行过程中存在漏电流的漏电流检测电路，并通过连接在所述漏电流检测电路上的预警电路提示漏电流情况，能够实现在不影响电力机车正常运行的情况下，及时、有效、定量地对电力机车供电系统的漏电流情况进行检测和故障提示，操作方便，检测结果准确，同时，在所述逆变电路的输出端和漏电流检测电路之间，设置有一个受电弓检测电路，能够及时检测到当前受电弓状态，避免在升弓状态下检测漏电流使装置损坏，并且更准确地判断电力机车供电系统中的漏电流情况。
文档编号G01R19/165GK2769889SQ20052000557
公开日2006年4月5日 申请日期2005年3月9日 优先权日2005年3月9日
发明者燕志刚, 王凯, 刘静鸣, 冷颖 申请人:北京德通利达机车科技发展有限公司